Что такое видео hevc

H.265 vs H.264 сравнение форматов видео. Что такое HEVC и AVC

Опубликовано admin в 24 октября, 2019 24 октября, 2019

H.265 vs H.264 – сравнение современных форматов сжатия видео.

H.265 (HEVC), в отличии от H.264 (AVC), становится наиболее часто используемым форматом для сжатия видео и записи контента 4K / 8K UHD, не говоря уже о видео HD / SD. Увеличение количества видео 4K и 8K бросает вызов текущему стандарту сжатия H.264, поскольку ему больше не удается кодировать видео Ultra HD с удовлетворительной скоростью передачи данных, чем контент HD.

Вследствие этого, стандарт сжатия видео HEVC следующего поколения получает преимущество над AVC благодаря лучшей эффективности сжатия. Это позволяет на 50% снизить скорость передачи, но обеспечивает такое же качество видео.

Этот пост показывает различия между двумя стандартами, основанные на размере файла, использовании полосы пропускания, скорости передачи данных, качестве и совместимости.

Что такое H.265 (HEVC)?

H.265 также называется высокоэффективным кодированием видео (HEVC). Данный формат в два раза более эффективен, чем H.264 при кодировании. Он вдвое снижает скорость передачи при том же уровне качества по сравнению со своим предшественником. Предназначен для дисплеев HDTV следующего поколения и систем захвата контента, которые имеют прогрессивную частоту кадров и разрешение, а также улучшенное качество изображения с точки зрения уровня шума, цветовых пространств и динамического диапазона.

Что такое H.264 (AVC)?

H.264 или MPEG-4 AVC – это формат кодирования видео, который в настоящее время является одним из наиболее часто используемых для сжатия и доставки видеоконтента. AVC экономит битрейт на 50% и более по сравнению с его предшественником MPEG-2. Имеет более широкий спектр приложений, охватывающих все сжатое видео, начиная от потоковых приложений с низким битрейтом (YouTube, iTunes, Vimeo, Facebook, Instagram) для различных передач HDTV по наземному, кабельному и спутниковому телевидению. Он также широко используется для дисков Blu-ray, DVD, IP-сетей и приложений для цифрового кино с кодированием, практически без потерь.

Сравнение форматов сжатия видео

Эффективность сжатия

H.265 отличается от H.264 эффективностью сжатия. HEVC удваивает эффективность кодирования по сравнению со своим предшественником. Это означает, что кодек H.265 экономит около 50% битрейта при том же качестве кодирования. В частности, среднее уменьшение битов для H.265 составляет 64% при 4K UHD, 62% при 1080p, 56% при 720p и 52% при 480p. Таким образом, если загрузить фильм в H.265 и воспроизвести его на устройстве iPhone Android, то будет сохранено 50% памяти мобильного устройства. И качество фильма не пострадает!

Сравнение форматов видео и эффективность сжатия

Полоса пропускания

H.265 превосходит H.264 и в отношении использования полосы пропускания. Поскольку алгоритм HEVC использует эффективное кодирование, он обещает приблизительно 40-50% уменьшения полосы пропускания передачи, необходимой для сжатия видео (например, в формате 720p), с тем же качеством. Как правило, для потоковой передачи 4K H264 (AVC) требуется полоса пропускания 32 Мбит / с, а для передачи видео 4K HEVC – всего 15 Мбит / с. Таким образом, можно наслаждаться 4k видео без проблем даже при перегруженном сетевом соединении.

H.264 и H.265 – полоса пропускания

Качество видео

Большая разница между рассматриваемыми кодеками заключается в качестве видео при одинаковой скорости передачи данных. В AVC границы областей блока, вероятно, будут искажены, потому что каждый макроблок является фиксированным, а данные независимы друг от друга. В то время как H.265 предлагает более четкие детали на гранях и сглаживает градиентные области с меньшим количеством артефактов.

Таким образом, H.265 лучше, чем H.264, когда речь идет о сжатии видео с лучшим качеством изображения.

Размер файла

Высокая степень сжатия также тесно связана с требованием цифрового хранения видеопотоков и передачи. Уменьшенная пропускная способность приводит к уменьшению размера файла. Тесты показывает, что видео, закодированное с помощью H.264, в 1-3 раза больше, чем H.265. Это выгодно для хранения информации на жестком диске или устройствах с ограниченным пространством хранения, необходимого для размещения видеоданных. В этом отношении большое преимущество H.265 перед H.264.

H.265 vs H.264 сравнение форматов – размер файла

Совместимость форматов

Ничто не совершенно. Так же, как и HEVC. Все, сказанное выше, является преимуществом HEVC перед H264. Но есть и недостаток – плохая совместимость. В настоящее время новый формат далеко не так популярен, как H264. Современные устройства и платформы, поддерживающие кодек H264, составляют 99%. Поддержка кодека H265, может составлять около 30-40%.

Преимущества и недостатки

H.265 имеет много преимуществ перед H.264. Например, он поддерживает до 8K UHDTV (разрешением, максимум 8192 × 4320), скорость передачи данных составляет несколько ГБ / с, а размер файла вдвое меньше, и это с лучшим качеством! H.265 имеет большое влияние на увеличение спроса и продажи экранов 4К, предлагая более высокое качество видео даже в сети с ограниченной пропускной способностью.

Но есть и обратная сторона. HEVC требует больше времени для кодирования по сравнению с AVC. Во-вторых, поскольку перспективный кодек, который сейчас широко не используется, просмотр видео H.265 не так прост. Поэтому преобразование H.265 в H.264 по-прежнему очень востребовано в наши дни.

Пишите в комментариях ниже какую информацию добавить или убрать для форматов сжатия видео – H.264 (AVC) vs H.265 (HEVC). Открыт для предложений по оформлению и наполнению страницы.

Источник

Наслаждайтесь миллиардами цветов с 10-битным HEVC

Человеческий глаз способен видеть намного больше цветов, чем показывают ему современные видео дисплеи. Каким бы навороченным не был компьютер, он все равно может воспроизвести лишь конечное количество цветов. В этой статье мы расскажем об использовании 10-битной глубины цвета в сравнении с 8-битной, исходя из функционала процессоров Intel Core седьмого поколения и оптимизирующих возможностей Intel Software Tools. В статье вы также найдете ссылку на пример программы, реализующей 10-битное HEVC кодирование.

Глубина цвета

Глубина цвета, известная также как битовая глубина — это количество битов, используемое для отображения цвета отдельного пикселя. Одно и то же изображение или кадр с различной глубиной цвета выглядят различно, поскольку количество цветов в пикселе зависит от глубины цвета.

Количество битов в изображении включает в себя набор битов на канал для каждого типа цвета в пикселе. Количество цветовых каналов в пикселе зависит от используемого цветового пространства. Например, цветовые каналы в цветовом пространстве RGBA — красный ( R), зеленый (G), синий (B) и альфа (A). Каждый дополнительный бит удваивает количество информации, которое мы можем хранить для каждого цвета. В 8-битном изображении общее количество доступных цветов пикселя равняется 256. В Таблице 1 показано возможное количество доступных цветов для каждой соответствующей глубины цвета.

Большинство мониторов и телевизоров способны отображать лишь 8-битный контент, 10-битные изображения в них преобразуются в 8-битные. Однако преимущества 10-битной глубины имеют место уже сейчас:

Эффект цветовых полос

При захвате изображения иногда случается так, что сенсор не может распознать минимальное различие между двумя двумя соседними цветами, и возникает проблема некорректного отображения цветов. Как результат, область рисунка закрашивается одним цветом за неимением более подходящего другого. Таким образом, на рисунке появляются цветные полосы вместо плавного перехода из одного цвета в другой.

Возможные варианты решения проблемы цветовых полос:

Рисунок 1. Сравнение 8-битного (слева) и 10-битного (справа) изображения. Слева виден эффект полос.

Рисунок 1 показывает разницу между 8-битным и 10-битным изображениями применительно к эффекту цветовых полос. На левом изображении необходимая цветовая детализация не была передана сенсором, что привело у меньшему, чем надо, количеству цветов и цветовым полосам. На правом фото цветовой информации достаточно и переход между цветами получился плавным. Для обеспечения плавности цветовых переходов необходим более широкий цветовой диапазон, описанный в стандарте BT2020.

Стандарт BT. 2020

Седьмое поколение процессоров Intel Xeon и Core поддерживает стандарт BT. 2020 (известный также как Rec. 2020) в таких случаях как создание/воспроизведение 4K Ultra-high definition (UHD) контента, использование HDR с поддержкой 10 битов и т.д. UHD-мониторы имеют разрешение 3840*2160 при различной диагонали. Поддержка стандарта BT.2020 улучшает качество картинки при столь высоком разрешении.

Рисунок 2. Сравнение цветовых пространств BT.2020 и BT.709

Рекомендации The International Telecommunications Union (ITU) BT.2020 представляют значительно больший диапазон цветов, чем ранее используемые BT.709. Сравнение соответствующих цветовых пространств показано на Рисунке 2, представляющим диаграмму цветности CIE 1931. Оси X и Y показывают относительные координаты цветности с длинами волн соответствующих цветовых пространств (синий шрифт). Желтый треугольник покрывает цветовое пространство по стандарту BT. 709. Черный треугольник показывает цветовое пространство BT. 2020, значительно большее по размеру и, следовательно, содержащее большее количество цветов для плавных переходов. BT. 2020 также определяет различные аспекты UHD TV такие как разрешение дисплея, частоту кадров, цветовую субдискретизацию и глубину цвета в добавление к цветовому пространству.

Процессоры Intel 7 поколения поддерживают профили HEVC Main 10 profile, VP9 Profile 2 и High Dynamic Range (HDR) видео рендеринг с использованием стандарта BT.2020.

Профиль HEVC Main 10

High Efficiency Video Coding (HEVC), также известный как H.265 — стандарт видео сжатия, наследник хорошо известного стандарта H.264/AVC. По сравнению с предшественниками, HEVC использует более сложные алгоритмы сжатия. Больше информации о стандарте можно узнать здесь. Профиль Main 10 позволяет использовать 8-битный или 10-битный цвет с цветовой субдискретизацией 4:2:0.

Поддержка декодирования HEVC 10b появилась начиная с 6 поколения процессоров Intel. Команда ниже показывает, как тестовая утилита sample_decode из набора примеров кода Intel Media SDK может быть использована для получения сырых кадров из простейшего HEVC потока.

Используемый выше входной поток (input.h265) может быть взят здесь. Выходной поток (raw_frames.yuv) должен быть в формате P010, используемом как исходный материал для утилиты sample_encode.

Аппаратная поддержка кодирования/декодирования HEVC 10b внедрена начиная с 7 поколения процессоров Intel. Кодирование 10-битного HEVC реализовано с помощью дополнительного кода modified_sample_encode, специально измененного для этой конкретной функциональности. Данный пример работает с Intel Media SDK 2016 R2. Инструкция по сборке приведена в руководстве по примерам медиа в образцах кода Intel Media SDK.

Ниже показан пример 10-битного кодирования с использованием sample_encode из добавленной modified_sample_encode.

Рисунок 3. Скриншот утилиты Video Quality Caliper, показывающий, показывающий, что кодированный поток имеет 10 бит на пиксель.

Профиль VP9 2

VP9 — формат видео кодирования, разработанный Google как наследник VP8. Платформы Intel седьмого поколения поддерживают аппаратное ускорение декодирования VP9 10-бит, тогда как кодирование пока комбинированное, софтово-хардварное.

Высокий динамический диапазон (High Dynamic Range, HDR)

Динамический диапазон — это отношение значения самой светлой к самой темной точке на изображении. Видео высокого динамического диапазона (HDR) позволяет получить лучший динамический диапазон, чем обычное (SDR) видео, использующее нелинейные операции для кодирования и декодирования уровня освещенности.

Видео контент HDR поддерживается при использовании кодека HEVC Main 10 или VP9.2, аппаратно ускоренных начиная с 7 поколения процессоров Intel. Для передачи контента HDR, система должна быть оснащена портом DisplayPort 1.4 или HDMI 2.0a. Данная функциональность пока находится на стадии тестирования и не включена в общедоступные релизы.

Заключение

Как мы выяснили, разработчики сейчас имеют возможность создавать красивое, реалистичное видео в самых современных форматах, расцвеченных ярками красками 10-битного цвета, идеальным для HD/UHD дисплеев. Используя процессоры Intel седьмого поколения для создания контента стандарта BT.2020, а также возможности оптимизации Intel Media SDK, мы уже сейчас можем заглянуть за пределы разрешения 4K UHD и стандартной на сегодня кадровой скорости. В дальнейшем область применения современных аппаратно-ускоренных видео кодеков будет расширяться.

В этой статье упоминались следующие программные средства (со ссылками для скачивания):

Источник

Что нужно знать про особенности нового кодека HEVC

Если мы подразумеваем фильмы, которые необходимо записать на съемные носители, то в большинстве случаев важен размер самого диска. Ведь именно он оказывает влияние на то, какой будет выбран метод сжатия видео.

Если взять Blu-ray-диски, то они способны хранить фильмы в высоком разрешении, объем которых превышает 25 Гб. Понятно, что хранение такого фильма на винчестере, тем более, в том случае, когда есть ограничения по его вместимости, как показывает практика, нет большого смысла.

В таких случаях целесообразно использовать кодирование роликов. Ведь именно оно предоставляет возможность без ущерба качеству сделать меньше размер конечного файла. Это возможно, если применить специальные методы сжатия.

ВАЖНО! С недавних пор приходится иметь дело с новым стандартом. В связи с этим у многих пользователей сразу же закономерно появился вопрос: «Что такое HEVC?»

Чтобы разобраться во всём до тонкостей, необходимо рассмотреть несколько важных аспектов. Все они так или иначе связаны как с внедрением, так и с практическим применением нового кодека.

Далее в статье вы получите ответ на многие, интересующие вас вопросы. Что такое формат HEVC? В чем его преимущество перед старыми форматами кодирования видео? Чем смотрят файлы в формате HEVC? Как можно вернуться к старым форматам тому, у кого iPhone?

Формат HEVC. Что это такое?

За аббревиатурой HEVC нужно видеть следующее: High Efficiency Video Coding. В переводе на русский это означает «высокоэффективное кодирование видеоизображений». Это формат специально разработали для того, чтобы сжимать видео с разрешением до 8K (UHDTV, 8192х4320 пикселей).

По-другому этот же формат называют H.265. Значит, между HEVC и H.265 нет никакого различия. Это одно и то же.

Формат HEVC должен был заменить устаревающий формат H.264/MPEG-4 AVC. К разработке нового стандарта приступили в 2004 году. Именно в этом году экспертная группа VCEG (Video Coding Experts Group) приступила к поиску новых технологий, способных лечь в основу нового стандарта.

Тогда проекту присвоили временные названия H.265 и H.NGVC (Next-generation Video Coding). К стандарту, который разрабатывался, предъявлялись такие требования: должен снижать битрейт видео, сохранять текущее качество картинки, а также текущие требования к вычислительным мощностям.

Для того чтобы понять, чем не устраивает старый кодек H.264 тех, кто любит качественное видео, необходимо сперва понять основы кодирования сигнала. Дело в том, что в данном случае одна из ведущих ролей принадлежит максимальному блоку. От его использования зависит многое. Для H.264 это 16х16, то есть в сумме 256 пикселей.

ВАЖНО! Если взять новый стандарт H.265, то такой блок может быть больше. Причем в 16 раз! А с учетом и технологии изменяемых блоков, когда размер блока вбирает сам алгоритм во время сжатия, проще всего понять, что новый кодек – это самый «терпимый» к высоким разрешениям. И в настоящее время он осуществляет поддержку даже 8k (8192х4320 пикселей).

А что будет, если добавить сюда также функцию параллельного кодирования? В результате кодек HEVC при высоком качестве изображения предоставляет возможность сделать меньше битрейт и, соответственно, также размер файла. В итоге имеем экономию места. По сравнению со стандартом H.264 она может составить 25-50%.

Разработку вели с 2012 года. Тогда данный формат утвердили официально. Однако после того как он вышел, особенно популярным не стал. Его применяли в IP камерах. Он использовался также в телевизионном вещании. Нашел он частично применение и в иных сферах, которые принято называть специализированными. Обычные пользователи узнали про формат HEVC в конце 2017 года только после того, как вышел iOS 11.

Чем HEVC лучше старых форматов

Перейти к формату HEVC удалось в следствие некоторых причин. Прежде всего, этот формат обеспечивает изображение, у которого более высокое качество. Также для такого видео необходимо меньше места в памяти. А еще он нуждается в меньшей пропускной способности, когда его передают через глобальную сеть.

Если говорить по-другому, то видео в формате HEVC может существенно повысить качество изображения и при этом сохранить такой размер файла и ту же скорость, с которой сейчас передаются данные. По информации, которую распространяет Apple, применение формата HEVC обеспечивает сохранность до 40 процентов памяти.

Для того чтобы получить такое улучшение уровня сжатия видео, необходимо использовать несколько новых подходов. Один из них – увеличить размер блока, на который разбивается кодированный файл.

Когда видео кодируется в формате H.264, у такого блока размер 16 на 16 пикселей (всего 256). А когда применяешь HEVC, размер данного блока может составлять 64 на 64 пикселей (всего 4096).

ВАЖНО! Если так увеличивать блок, то можно получить очень хорошие результаты на видеороликах, у которых большое разрешение. Это очень кстати, поскольку формат HEVC осуществляет поддержку видео, у которого разрешение до 8192х4320 пикселей.

Эффективность поддержки 4k и 8k

На процесс кодирования на других девайсах, которые были менее мощные, уходило примерно 10-12 часов. Вот почему, с точки зрения чисто утилитарной, использование нового стандарта не сулило выгоды.

Минуло некоторое время, и ситуация изменилась. Теперь технологии на основе H.265 получают повсеместное использование. Если сравнивать с H.264 в плане экономии места, то здесь уместен будет такой очень убедительный пример.

Если разрешение 720 p, то показатель экономии – это примерно 25%. А при условии качества 4k – более 50%. Отметим, что, когда используешь рип Blu-ray-диска, то размер исходного видео можно уменьшить примерно в 10 раз. Он будет «весить» лишь несколько больше 3 Гб.

Основные нововведения кодака

— осуществляется поддержка профилей Main 8 и 10 бит (в перспективе – 12 бит);

— есть двумерные разделимые, неразделимые и направленные интерполяционные фильтры ASF;

— компенсация движения с точностью до 1/8 пикселя;

— применяются системы адаптивного предсказания ошибок и выбора матрицы в процессе кодирования;

— есть сравнительная схема кодирования вектора движения;

— режимно-зависимое внутрикадровое кодирование.

Этим перечнем все не ограничивается. Впрочем, и данных показателей вполне достаточно. Уверяем, что настоящему «профи», который столкнется с кодированием видео, это говорит о многом.

Какое ПО необходимо, чтобы смотреть фильмы в новом формате

Даже если это будет самый простой вариант, то можно применить программные плееры. Большинство считает, что один из самых интересных – это Daum PotPlayer. Это специализированное и узконаправленное приложение.

Когда по каким-то причинам это вариант не проходит, то возможно применение популярного VLC Media Player. Отметим при этом, что необходима будет только последняя версия, так, как лишь в ней есть встроенная поддержка HEVC.

Впрочем, нужно говорить не только о достоинствах, но и о недостатках. Есть проблемы, и они вот в чем. Дело в том, что в глобальной сети можно отыскать мало фильмов или видеороликов, которые закодированы с использованием нового алгоритма.

Гораздо больше огорчает то, что ту или иную проблему можно было бы решить. Но производители домашних кинотеатров или Smart TV не спешат заняться изготовлением продукции, которая будет поддерживать H.265.

Подчеркнем, что этот кодек принято считать революционным. Несмотря на это, он не стал популярным, не получил распространения. Остается полагать, что со временем ситуация изменится.

Чем смотреть при помощи HEVC

Когда пользователям приходится сталкиваться с видео файлами в формате HEVC, то неизбежно появляется вопрос о том, как можно увидеть такой контент.

В настоящее время все девайсы яблочной компании под управлением iOS 11 и Mac на High Sierra справляются с воспроизведением HEVC. У них нет проблем. Скажем, на iPhone или iPad данные файлы воспроизводятся, если используешь стандартное приложение «Видео» или же приложение VLC Media Player.

ВАЖНО! Если у вас мобильный девайс, у которого операционная система Android, то вы можете воспроизвести HEVC файлы, используя MX Player и программное декодирование. Конечно, при условии, что производительности девайса хватает.

И немного о настольных компьютерах под управлением Windows. Уверяем, что у них, как всегда, все гораздо проще. Ничо не помешает вам применить такие программы как Media Player Classic, Media Player Classic BE, KMPlayer, VLC или GOM Player.

Как вернуться к старым форматам видео

Однако если у пользователя появится необходимость вернуться к применению старых форматов, то ничто ему не помешает. Заходишь в настройки Айфона и открываешь раздел «Камера». Потом переходишь в подраздел «Форматы» и включаешь опцию «Наиболее совместимые».

После того, как данная опция включена, iPhone не применяет HEIF/HEVC и возвращается к старым форматам видео. Однако такой возврат всегда связан с увеличенным расходом памяти. Более того, есть и ограничения по частоте кадров. Скажем, с форматом HEVC камера iPhone X способна вести съемку FullHD видео со скоростью 240 кадров в секунду. А стоит только вернуться к старым форматам, как данная функция уже недоступна.

Подведем итоги

Мы достаточно подробно поговорили обо всем, что имеет отношение к новому стандарту в кодировании видео. Безусловно, тут мы коснулись далеко не всех технических сторон новой технологии. Однако приведенной выше информации вполне достаточно для того, чтобы любой пользователь мог сделать вывод об основных нововведениях, как и о том, насколько целесообразно внедрять и практически использовать такие технологии.

ВАЖНО! Надо признать, что в перспективе они способны перевернуть все наши представления о том, что такое качество и обработка видеоинформации. И есть серьезные основания предполагать, что скоро стандарт H.264, который устарел, должен уйти в небытие, поскольку технологии развиваются.

Если взять далекую перспективу, то вполне возможно с большой вероятностью предположить, что вместо кодека HEVC будет разработано что-то еще. И, конечно, оно будет более мощное.

Источник